站台门与列车门间隙探测优化措施
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摘 要：目前地铁车站多采用激光对射和t望灯带相结合的方案防止站台门与列车间夹人，针对该方案受车辆限界限制较大及曲线站无法实施的弊端，提出了站台门与列车门间隙探测优化措施。文中提出来两种采用顶置式防夹人自动检测方案并分析了该方案的优缺点及适用性，为地铁站台门防夹人设计提供新的研究方向和参考。
关键词：地铁；站台门防夹人；顶置式自动检测
中图分类号：U231.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0060-02
地铁站台门与列车门之间的间隙探测，是站台门系统的其中一个重点也是难点的问题。目前全国地铁多采用的激光对射和车尾设置t望灯带的方案，但大曲线站台该方案无法实施，并且激光对射探测装置和t望灯带的安装位置受车辆限界的限制，激光探测范围极小，且误报率较高，在一定程度上影响了行车组织。针对传统间隙探测方式的种种问题及局限性，因此提出了一种新的设计方案--顶置式防夹人自动检测系统。
1 顶置式防夹人自动检测方案
顶置式防夹人自动检测方案与传统激光对射方案的区别在于：其是在每扇滑动门与列车门之间的间隙范围内顶部设置一套异物识别系统，对滞留在滑动门与列车门之间的异物进行自动探测。
顶置式探测装置安装于在距离站台装修面高约3m的混凝土顶梁下方、站台门上部，采用膨胀螺栓与专用支架配合的方式，每个站台门滑动门开口位置安装一个。由于车辆动态包络线在顶部位置距离站台门顶梁较远，探测设备安装空间充裕，不会不侵入设备限界。如图1所示。
根据异物识别系统的识别原理不同，顶置式防夹人自动检测方案分为基于激光扫描的异物检测方案和基于机器视觉的异物检测方案。
1.1 基于激光扫描的异物检测方案
1.1.1 激光扫描基本工作原理
采用TOF飞行时间测距的基本原理实现一维测量，采用旋转扫描的方式实现二维测量。如D2所示。
利用HDDM（High Definition Distance Measurement）采样技术，提高检测精度和可靠性。HDDM 技术是一种高精度的距离测量技术，相比于其他光速飞行时间原理测量方式，该测量方法由数个脉冲的平均值来确定单个的测量值。在一个角度分辨率（1°）内，测量点由84个子测量点组成。子测量点的几何形状是圆形的，但完整的测量点由子测量点重叠形成了一个窄的长条形。如图3所示。
1.1.2 激光扫描的异物检测方案优缺点
优点：①激光扫描结合HDDM技术，在保证检测可靠的前提下可有效降低误报率。
②机身小、重量轻，方便安装，设备安装在站台门顶梁下部，不受限界影响，因此探测区域不受限制，且不会影响行车安全，尤其适合曲线站台。
缺点：造价较高。
1.2 基于机器视觉的异物检测方案
1.2.1 机器视觉检测的基本原理
在站台门与列车门之间的间隙内设置特征光带，视觉识别仪向下拍摄缝隙内的灯带图像。在列车进站后滑动门开门前建立背景模板，在滑动门关闭且紧锁后进行异物检测。如有异物，断开异物检测结果继电器，并通过网络将信号和现场视频传送给监控主机，并在监控触摸屏上显示对应的门体情况。同时视觉异物检测系统的探测信号串入站台门安全回路，在异物未排除之前，将不允许列车出站。当然该系统同时也具备旁路功能，可视需要脱离站台门安全回路。
图像匹配IM技术：（Image Matching）是一种图像处理的方法，基于图像差值的最小匹配位置。在远焦光学中。相机的平移和旋转仅仅带来被测图像的偏移。利用这个特点可以对视觉传感器中固定目标的特征量进行匹配，以获得视觉传感器因为外因造成的旋转和偏移。从而对特征光源应该出现的位置进行补偿，也就是整个系统允许振动造成微位移的原理。
实时高清画面确认技术：以往所有传感器都不具备障碍物判别能力。只能大致判断在检测区域内是否有超过最小检测尺寸的物体。本装置本身就采用高清图像传感器。系统可以控制图像传感器工作于检测模式或图像模式。当系统处于检测模式检测到有异物时，装设在端门位置处的监控显示屏可以转换到高清图像模式，可以指示给工作人员检测区域的实时高清画面，从而给工作人员关注报警区域异物的实时画面。增加了二次确认异物的机会。这样就可以大大减少误报的概率。如图4所示。
站台门每个门单元布置一套异物检测单元，其中检测单元的视觉识别仪设置位置比较关键，取决于它拍出的视频图像是否清晰，摄像范围是否存在盲区。因此设计上采用将图像采集的摄像头安装在距离站台面高3m的混凝土顶梁下方，视觉识别仪的处理单元则设置在门机梁上，以方便后期的维护管理。顶置式的安装方式避免了风压震动导致图像不清晰或误报的情况，同时安装高度的提高可进一步增大可检测范围。如图5所示。
1.2.2 机器视觉异物检测方案的优缺点
优点：①核心部件选型：图像传感器、特征光源采用工业级设备，IM（图像匹配）技术可以消除振动、位移造成的检测错误，从根本上同时解决稳态和瞬态位置变化造成误报警。②高清画面二次确认，当系统检测到夹人夹物后，自动实时显示有障碍物站台门现场高清画面并凸显障碍点位置，工作人员很容易通过画面分析障碍物特点从而判断障碍物性质。就像倒车雷达和倒车视频从安全性上有本质的区别。③视觉识别仪安装在混凝土顶梁下部，受限界影响小，可灵活调整探测区域，满足能探测到两门之间中部位置的要求，避免了以往激光对射方式由于受限界影响仅能探测站台门外30mm范围的弊端，尤其适用于曲线站台。
缺点：对光照的稳定性要求高，因光带装在门槛防踏空胶条下，站台灯光可照射到胶条，准确度相对受站台的光照影响大。因此设计上要重点考虑环境光的干扰以及保证主动照明光源的发光稳定性，同时提高相机分辨率，也是抗环境干扰的解决措施。
3 结语
目前全国地铁普遍采用的激光对射探测方案由于受限界限制，探测范围小，盲区大，而顶置式防夹人自动检测系统因其顶置式的布置，核心优势在于不受限界影响，可探测两门之间的任何位置，并且通过图像二次确认，提高可靠性。鉴于顶置式防夹人自动检测系统是全新的方案，作为科研项目在广州地铁现有运营车站一个站台门上做过试验，效果良好。结合试验结果将进一步改进完善后推广使用，不仅解决曲线站台带来的安全问题，而且为缩短发车间隔及实现无人驾驶提供了有利条件。
参考文献
[1]施仲衡，等.地铁设计规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2013：234-237.
[2]陈韶章，等.城市轨道交通站名屏蔽门系统技术规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2012：3-7.